2015 Fiscal Year Annual Research Report
アブラムシ－アリ相利共生系、およびアブラムシ－捕食者系における共進化の地理的解析
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26291090
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
市野 隆雄 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (20176291)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 種間関係 / 共進化 / アリ / アブラムシ / 捕食 / 種特異性 / 地域適応 / 対抗進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．日本産クチナガオオアブラムシ属14種を対象にミトコンドリアDNAのCOⅡ領域および核DNAのEF1α領域を用いて分子系統解析を行った。その結果検出された単系統群は、既存の形態分類体系による種分類と一部異なっていることが明らかになった。
２．クチナガオオアブラムシ類に随伴する各アリ種の随伴行動の観察を行った結果、アブラムシに対するアリの保護方法は、シェルター作成による隠蔽、多数個体による随伴など、アリ種ごとに異なることが明らかになった。またクチナガオオアブラムシ類に対するアリ種ごとの甘露要求頻度や捕食頻度も異なっていた。これらのことは、アブラムシの形質に対するアリによる選択圧の方向や強さが共生アリ種ごとに異なること、またそれによってアブラムシにおけるアリに対する地域適応が起こりうることを示している。
３．共生アリ種間で体表面炭化水素組成を比較した結果、信州で優占してクチナガオオアブラムシ類と共生するアリ種と、関東で優占してクチナガオオアブラムシ類と共生するアリ種との間では、体表面炭化水素組成が大きく異なることが明らかになった
４. 異なる標高に生息するササコナフキツノアブラムシ2集団に着目し、集団間で兵隊アブラムシの武器サイズやスペシャリスト捕食者に対する防衛能力が異なるかを比較した。その結果、低標高集団の兵隊アブラムシのほうが武器サイズが大きく、防衛能力が高いことが明らかになった。このことは、兵隊アブラムシの捕食者防衛にかかわる表現型が地域適応していることを示している。
５. このような兵隊アブラムシの防衛形質の標高間での差は、スペシャリスト捕食者による捕食圧の標高による違い、または餌資源の質や量の標高による違いを反映している可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
共進化の地理的モザイクを明らかにするためには、注目する相互作用系に参加している生物種の適応形質を明らかにする必要がある。また、その適応形質が、相互作用の強さや生息地の資源量といった環境によって地理的に変異していることを明らかにする必要がある。本年度は、アリ-アブラムシ系では共生アリの保護方法および体表面炭化水素組成が地域間で異なることを、またアブラムシ-捕食者系では兵隊アブラムシの防衛能力が地域間で異なることを、それぞれ明らかにした。いずれも共進化にかかわる適応形質が地理的に変異していることを明確にしたもので、今後、地域適応の要因解明に進むための重要なステップをクリアーできたと評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヤノクチナガオオアブラムシが各地域で優占するアリ種に化学擬態することによりアリからの捕食を受けにくくなっていることを検証する。まず、共生アリ種が異なる3地域（信州、埼玉、和歌山）においてヤノクチナガオオアブラムシの体表面炭化水素を抽出し、ガスクロマトグラフ質量分析装置を用いてその組成および組成比が異なることを明らかにする。次に、それぞれの地域のアブラムシから抽出した体表面炭化水素を各共生アリ種に提示し、それらのアリ種の攻撃頻度と攻撃時間を比較することで、アブラムシが各地域の主な共生アリ種に対して適応していることを明らかにする。
ササコナフキツノアブラムシ-捕食者系において、兵隊アブラムシの攻撃に対する捕食者側の3つの対抗形質、すなわち「捕食者の卵サイズ」、「捕食者幼虫の体毛長」、「捕食者幼虫の体表面化学物質のアブラムシとの類似度」の機能を明らかにする。まず「捕食者の卵サイズ」に関しては、異なるサイズをもった卵から孵化した幼虫について、それぞれが兵隊アブラムシの攻撃からどれほど生存できるかを比較する。次に「捕食者幼虫の体毛長」については、人為的に体毛長を短くした幼虫の兵隊アブラムシの攻撃に対する生存率を調べる。最後に「捕食者幼虫の体表面化学物質のアブラムシとの類似度」については、人為的に体表面化学物質を変化させた幼虫の兵隊アブラムシから受ける攻撃頻度を調べる。さらに兵隊アブラムシの武器サイズと捕食者の形質が地理的に相関していることを検証する。
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| Causes of Carryover |
平成28年3月まで研究員を雇用して実験試料のサンプリングおよび実験を実施し調査結果の分析をおこない、研究成果取りまとめをおこなう予定であったが、平成27年10月に研究員の就職のため雇用を中断せざるを得なかったことから次年度使用額が生じた
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度請求額とあわせて、新たに研究員もしくは研究補助員を雇用して実験試料のサンプリングおよび実験を実施し調査結果の分析をおこない、研究成果取りまとめをおこなう予定である。
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| Remarks |
クチナガオオアブラムシ類の共生アリは、アブラムシに自らの体表面物質で目印を付けて選択的に捕食することがわかってきた。一方でアブラムシは、アリからの捕食を回避するためにアリの体表面物質と似た化学物質を分泌している。
兵隊カーストをもつ真社会性アブラムシ、ササコナフキツノアブラムシ個体群について、ジェネラリスト捕食者（ハナアブ類、テントウムシ類）との相互作用などを研究している。
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